Najczęściej czytane wiadomości astronomiczne w 2023 roku na portalu AAS Nova

Mijający 2023 roku był znakomity dla astronomii. Naukowcy zbadali najjaśniejszy znany rozbłysk gamma, modelowali najtwardszą materię we Wszechświecie, ogłosili pierwsze przekonujące dowody na istnienie tła fal grawitacyjnych. Ponieważ rok 2023 kończy się, więc na portalu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego AAS Nova podsumowano go, publikując listę dziesięciu najczęściej czytanych wiadomości według rosnącej oglądalności.

10. Skupiając się na najjaśniejszym rozbłysku gamma wszech czasów

Rozbłysk gamma GRB 221009A pojawił się w październiku 2022 roku i zyskał pseudonim BOAT (skrót z j.ang. „Brightest Of All Time”), który oznacza „najjaśniejszy wszech czasów”. Skupił on uwagę wydania specjalnego the Astrophysical Journal Letters, w którym uwypuklono wieloaspektowe, wielonarodowe i wielo-spektralne wysiłki nad zbadaniem tego wybuchu - łącznie z polowaniem na towarzyszącą supernową, poszukiwaniem neutrin wyprodukowanych podczas tego wybuchu i oceną naukową, czy GRB 221009A naprawdę zasługuje na ksywę najjaśniejszej wszech czasów.

Portal Urania → Co sprawiło, że najjaśniejsza kosmiczna eksplozja wszechczasów była tak wyjątkowa?

​

Na ilustracji (10): Obraz promieniowania rentgenowskiego rozpraszanego przez pył w najjaśniejszym w historii rozbłysku gamma GRB 221009A. Oprac. na podstawie rys.3 Maia A. Williams et al 2023 ApJL 946 L24

9. Jak modelować najtwardszą materię we Wszechświecie

Krystaliczna skorupa gwiazdy neutronowej jest najtwardszym materiałem we Wszechświecie. Jej niezwykła wytrzymałość i gęstość stanowią wyzwanie dla modelarzy. Irina Sagert ze współpracownikami modelowali fale w skorupie gwiazdy neutronowej, dostosowując parametry (w  tym wytrzymałość materii) w ramach metody numerycznej SPH (skrót z j.ang. „Smoothed-Particle Hydrodynamics” – „Hydrodynamika Wygładzonych Cząstek”). Te fale mogą wyjaśnić pewne właściwości rozbłysków rentgenowskich w gwiazdach neutronowych i mogą mieć wpływ na fale grawitacyjne generowane, gdy gwiazdy neutronowe zbliżają się do siebie na kursie kolizyjnym.

Portal Urania → Jak modelować najtwardszy materiał we Wszechświecie?

​

Na ilustracji (9): Wizja artystyczna gwiazdy neutronowej, która powstaje po kolapsie jądra gwiazdy masywnej i wybuchu tejże gwiazdy jako supernowej. Źródło: ESO/L. Calçada

8. Nowy sposób na ograniczenie ciemnej energii

Uważa się, że ciemna energia jest odpowiedzialna z przyspieszenie rozszerzania się Wszechświata. D.Benisty, A.-Ch.Davis i W.Evans zmierzyli ten wpływ ciemnej energii w całkowicie nowy sposób, modelując orbity Drogi Mlecznej i naszej sąsiadki – Galaktyki Andromedy. Ta metoda uwzględnia ciśnienie skierowane na zewnątrz, które wywiera ciemna energia na wymienione galaktyki jak one powoli orbitują względem siebie. Pomimo że ograniczenia zastosowane w tej metodzie nie są szczególnie rygorystyczne, to wyniki zgadzają się z pomiarami wykonanymi w znacznie większych skalach. Nowe dane powinny umożliwić tej grupie astronomów doprecyzowanie wyniku.

​

Na ilustracji (8): Ultrafioletowa mozaika naszej galaktycznej sąsiadki Galaktyki Andromedy skonstruowana ze zdjęć obserwatorium satelitarnego Swift. Źródło: NASA/Swift/Stefan Immler (GSFC) and Erin Grand (UMCP)

7. Podsumowanie miesiąca – TRAPPIST-1 w ujęciu JWST

W pierwszym artykule nowej serii „Monthly Roundup” (podsumowanie miesiąca / przegląd comiesięczny),  który został opublikowany w dn. 21 listopada 2023 roku na portalu AAS Nova zostało przeanalizowane 5 artykułów naukowych poświęconych ostatnim obserwacjom Teleskopem Webba układu planetarnego TRAPPIST-1.

Czerwony karzeł typu widmowego M TRAPPIST-1 stał się głową rodziny planetarnej, gdy odkryto 7 planet krążących wokół niego. Jest to wielka liczba planet podobnych do Ziemi, potencjalnie nadających się do zamieszkania, ponieważ nawet 4 z siedmiu planet mogą znajdować się w strefie zamieszkiwalnej (ang. habitable zone) tej gwiazdy. To sprawia, że planety układu TRAPPIST-1 stają się kuszącym obiektem do ich badania atmosfer. Ale jest wyzwanie nawet dla olbrzymiego lustra Teleskopu Webba i czułych instrumentów na jego pokładzie.

Ten artykuł opisuje badania widm uzyskanych przez JWST dwóch najbardziej wewnętrznych planet, modelowanie prawdopodobnych atmosfer zewnętrznych planet oraz rozpoznanie, czy w ogóle będziemy w stanie odkryć życie na tych planetach – o ile istnieje.

Portal Urania → Egzoplaneta TRAPPIST-1 c nie posiada gęstej atmosfery składającej się z dwutlenku węgla

​

Na ilustracji (7): Wizja artystyczna gwiazdy TRAPPIST-1 i jej siedmiu skalistych planet. Źródło: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (IPAC)

6. Pierwsze spojrzenie na pozagalaktyczną cefeidę za pomocą Teleskopu Webba

Cefeidy są gwiazdami zmiennymi, które zapewniają potężne narzędzie do pomiaru odległości do innych galaktyk. Te gwiazdy zmieniają jasność w przewidywalny sposób i to jak szybko zmienia się ich jasność jest powiązane z ich wewnętrzną jasnością.

Ta metoda była użyta do pomiaru tempa ekspansji Wszechświata, ale wynik nie zgadza się z wartościami pomiarów innymi sposobami – co żartobliwie nazywa się „napięciem Hubble’a”. Astronomowie zamierzają powtórnie badać cefeidy, które wcześniej były obserwowane za pomocą Teleskopu Hubble’a w nadziei, że wybitne zdolności Teleskopu Webba w podczerwieni rozwiążą problem tego „napięcia”, ale jest to zadanie na lata! Wenlong Yuan ze współpracownikami miał okazję do poznania możliwości JWST jeszcze przed oficjalnym uruchomieniem, gdy teleskop obserwował galaktykę zawierającą mnóstwo cefeid.

​

Na ilustracji (6): Klasyczna cefeida RS Puppis sfotografowana przez Teleskop Hubble’a. Źródło: NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)-Hubble/Europe Collaboration; H. Bond (STScI and Pennsylvania State University)

5. Aktualizacja obserwacji JWST gromady galaktyk SMACS 0723

Pierwszym zdjęciem z Teleskopu Webba pokazanym publicznie, to był widok gromady galaktyk SMACS J0723.3–7327 (SMACS 0723). W kolejnych miesiącach astronomowie analizowali ten obraz pod wszelkimi możliwymi aspektami, badając dokładnie zarówno strukturę samej gromady galaktyk, jak również słabe, odległe galaktyki, których światło zostało przekierowane w naszym kierunku przez tą gromadę galaktyk w wyniku silnego soczewkowania grawitacyjnego. W tym materiale jest przedstawionych pięć artykułów naukowych poszerzają nasze rozumienie pola obserwacyjnego SMACS 0723 – w tym masę samej gromady galaktyk, badania indywidualnych gromad gwiazdowych znajdujących się w odległości miliardów l.św. i wyznaczenie składu chemicznego odległych galaktyk.

Portal Urania → JWST spogląda na pierwsze w historii galaktyki

​

Na ilustracji (5): Wykonane kamerą NIRCam w Teleskopie Webba zdjęcie w bliskiej podczerwieni gromady galaktyk SMAC J0723.3-7327 (z=0,39), które jest soczewką grawitacyjną dla dalszych obiektów. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI

4. Kosmiczna fabryka pyłu zwiększa produkcję

Czy zastanawialiście się kiedykolwiek skąd pochodzi cały pył w naszym Wszechświecie?

Grupa badawcza pod kierownictwem Megan Peatt badała produkcję pyłu w unikalnym układzie podwójnym WR 137, składającym się z gwiazdy Wolfa-Rayeta (j.t. gwiazda masywna, która utraciła całą swoją otoczkę wodorową, pozostawiając gorące jądro zanurzone w otoczkach gazowych) i gwiazdy typu widmowego O, która rotuje tak szybko, że traci kontrolę na swoją atmosferą. Za każdym razem, gdy gwiazdy zbliżają się do siebie, to wtedy jest produkowany pył podczas zderzenia intensywnego wiatru gwiazdowego pochodzącego od gwiazdy Wolfa-Rayeta z dyskiem dekrecyjnym (nie mylić z akrecyjnym!) wokół gwiazdy typu O. W 2024 roku nastąpi ponowne bliskie spotkanie gwiazd w układzie WR 137 i astronomowie będą mieli możliwość obserwacji tego układu w podczerwieni i wyznaczyć ilość oraz rodzaj pyłu produkowanego podczas tego spotkania gwiazd.

Portal Urania → Webb uchwycił rzadko obserwowany widok preludium do supernowej

​

Na ilustracji (4): Wyrzucona materia z gwiazd Wolfa-Rayeta po schłodzeniu wytwarza kosmiczny pył, który jest źródłem przepięknych widoków. Te gwiazdy w końcu wybuchną jako supernowe. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team

3. Pierwsze przekonujące dowody na istnienie tła fal grawitacyjnych

Wykorzystując dokładny monitoring zbioru szybko rotujących gwiezdnych pozostałości zwanych pulsarami, międzynarodowa grupa badawcza – w tym NANOGrav (skrót z j.ang. the North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves) ogłosiła, że posiadają przekonujące dowody na istnienie długo poszukiwanego tła fal grawitacyjnych. Jest to sygnał tła o zbyt niskiej częstotliwości, aby został zaobserwowany przez obserwatoria fal grawitacyjnych na Ziemi.
Uważa się, że są to dudnienia pochodzące od układów podwójnych supermasywnych czarnych dziur. Jednak dokładne źródło tła fal grawitacyjnych pozostaje niewyjaśnione i konieczne jest więcej obserwacji i modelowania, aby wykluczyć możliwość, czy za tym sygnałem tła nie kryje się jakaś nowa fizyka.

Portal Urania → Wykryto „Wielki Szum”, czyli tło fal grawitacyjnych

​

Na ilustracji (3): Położenie pulsarów (niebieskie gwiazdy) względem Słońca (żółta gwiazda) w „teleskopie” obserwującym zmiany w czasie momentów przychodzenia sygnałów radiowych od sieci wielu pulsarów w naszej okolicy Drogi Mlecznej – NANOGrav pulsar timing array. Położenia niektórych pulsarów są przybliżone. Źródło: NANOGrav

2. Zapiaszczona, słona woda na Marsie ma większe szanse na pozostanie ciekłą

Stała obecność ciekłej wody na Marsie jest przedmiotem intensywnej debaty. Nawet doczekała się dyskusji okrągłego stołu na spotkaniu Oddziału Nauk Planetarnych.
Ostatnio grupa badaczy kierowana przez A.Shumway’a zademonstrowała w eksperymentach laboratoryjnych, że obojętnie czy woda nie jest, czy też jest słona (tzn. „zasolona” w sensie chemicznym) i zmieszana z materiałem na powierzchni Marsa lub regolitem, to ogromną rolę odgrywają warunki, w których woda pozostaje ciekła. Zasolona woda, która przenika do regolitu może pozostać w stanie ciekłym w bardziej chłodnych i suchych warunkach niż czysta – co sugeruje, że woda może być bardziej rozpowszechniona na Marsie niż do tej pory myśleliśmy.

​

Na ilustracji (2): Tekstura „łuski smoka” widziana na tym zdjęciu powierzchni Marsa wykonanym przez Mars Reconnaissance Orbiter. Jest to wynik oddziaływania wody ze skałą macierzystą - tworząc skałę zawierającą glinę. Źródło: NASA/JPL-Caltech/UArizona

1. Czarne dziury jako źródło ciemnej energii

Najczęściej czytany artykuł na portalu AAS Nova w roku 2023 połączył dwa gorące tematy astronomiczne - czarne dziury i ciemną energię. D.Farrah ze współpracownikami zauważyli, że supermasywne czarne dziury w centrach galaktyk w całym Wszechświecie „obrastają” w masę znacznie szybciej niż wynika to z tempa dostarczania gazu i pyłu przez ich galaktyki macierzyste.
Ta grupa badawcza zaproponowała, że ten wzrost masy czarnych dziur jest powiązany z rozszerzaniem się Wszechświata – właściwości związanej z teoretycznym rodzajem czarnych dziur wypełnionych energią próżni. Ekspansja Wszechświata połączona ze wzrostem masy tych czarnych dziur wytwarza ciśnienie skierowane na zewnątrz, które przyspiesza rozszerzanie się Wszechświata lub innymi słowy – wytwarza ciemną energię.

Portal Urania → Czarne dziury jako źródło ciemnej energii

​

Na ilustracji (1): Pierwszy obraz supermasywnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej utworzony z danych Teleskopu Horyzontu Zdarzeń. Źródło: EHT Collaboration

Opracowanie: Ryszard Biernikowicz

Więcej informacji: 

    • Looking Back on Astronomy in 2023 with AAS Nova
​​​​​​​    • 10.Focusing on the Brightest Gamma-ray Burst of All Time
    • 10.Co sprawiło, że najjaśniejsza kosmiczna eksplozja wszechczasów była tak wyjątkowa?
    • 9.How to Model the Strongest Material in the Universe
    • 9.Jak modelować najtwardszy materiał we Wszechświecie?
    • 8.A New Way to Constrain Dark Energy
    • 7.Monthly Roundup: TRAPPIST-1 Through the Eyes of JWST
    • 7.Egzoplaneta TRAPPIST-1 c nie posiada gęstej atmosfery składającej się z dwutlenku węgla
    • 6.First Look at Extragalactic Cepheid Variable Stars with JWST
    • 5.Update on JWST Observations of Galaxy Cluster SMACS 0723
    • 5.JWST spogląda na pierwsze w historii galaktyki
    • 4.A Cosmic Dust Factory Ramps Up Production
    • 4.Webb uchwycił rzadko obserwowany widok preludium do supernowej
    • 3.First Compelling Evidence for the Gravitational Wave Background
    • 3.Wykryto „Wielki Szum”, czyli tło fal grawitacyjnych
    • 2.Sandy, Briny Water on Mars Has a Better Chance of Remaining Liquid
    • 1.Black Holes as the Source of Dark Energy
    • 1.Czarne dziury jako źródło ciemnej energii

Źródło: AAS Nova

Na ilustracji: Zdjęcie gęstego centrum Drogi Mlecznej o szerokości 50 l.św. sfotografowanego przez kamerę NIRCam w Teleskopie Webba. Szacuje się, że w tym obszarze Sagittarius C (Sgr C) świeci około 500 tysięcy gwiazd oraz kilka jeszcze niezidentyfikowanych struktur. Źródło: NASA, ESA, CSA, STScI, Samuel Crowe (UVA)